СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СПЛАВА Ni-B С ДЕФЕКТАМИ СТРУКТУРЫ, ИСПОЛЬЗУЕМОГО В КАЧЕСТВЕ АККУМУЛЯТОРА ВОДОРОДА Российский патент 2014 года по МПК C22C19/03 C01B6/24 C22F3/00 C25C1/24 C25C3/36 

Изобретение предназначено для получения сплава для аккумуляторов водорода и может быть использовано при производстве энергетических машин и в автомобилестроении.

Известен «СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ТИТАНА И ЕГО СПЛАВОВ С СУБМИКРОКРИСТАЛЛИЧЕСКОЙ СТРУКТУРОЙ», Патент RU №2192497, С2 МПК⁷ C22F 1/18. Заявка: 2001100871/02, 09.01.2001.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к технологиям для улучшения свойств субмикрокристаллических материалов, и может быть использовано в производстве конструкционных изделий в авиастроении, медицине и микроэлектронике. Способ получения изделий из титана и его сплавов с субмикрокристаллической структурой включает насыщение заготовки водородом, термомеханическое воздействие для придания ей необходимой формы и обезводораживающий вакуумный отжиг-дегазацию при 250-300°С, проводимый облучением электронами. Техническим результатом изобретения является осуществление полной дегазации водорода из титановых сплавов без рекристаллизации материала, что позволяет сохранить высокие эксплуатационные показатели, свойственные сплавам с субмикрокристаллической структурой (Прототип).

Недостатком является сложность получения сплава Ni-B по данной технологии с большим количеством дефектов.

Известно устройство «ЭЛЕКТРОЛИЗЕР И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ПОЛЕЗНОГО ИСКОПАЕМОГО И СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МЕТАЛЛА ЭЛЕКТРОЛИЗОМ ИЗ ПОЛЕЗНОГО ИСКОПАЕМОГО», Заявка RU 93054000/02, 13.08.1993. А. МПК⁶ С25С 7/00.

Электролизер для электролитического извлечения металла, который предназначен для получения электролизом металлов из разбавленных растворов солей этих металлов, содержит тонкостенную трубу, изготовленную из металла, который будет осаждаться, и расположенную между двумя пластмассовыми концевыми колпаками. Верхний и нижний концевые колпаки соответственно содержат впускную и выпускную трубки, оси которых перпендикулярны оси трубы и направлены по касательной к кольцеобразной полости, находящейся между трубой и средним цилиндрическим электродом. Это способствует формированию спирального или турбулентного потока жидкости внутри кольцеобразной полости, что обеспечивает равномерное осаждение получаемого электролизом материала на трубе.

Недостатком является малое число дефектов структуры сплава, а это центры кристаллизации металла - места насыщения водородом сплава.

Известно устройство «ЭЛЕКТРОЛИЗЕР И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗВЛЕЧЕНИЯ МЕТАЛЛА ИЗ МИНЕРАЛА И СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МЕТАЛЛА ЭЛЕКТРОЛИЗОМ ИЗ МИНЕРАЛА», Патент RU №2114935 C1, МПК⁶ С25С 1/00, С25С 7/00. Заявка: 93054000/02, 12.02.1992.

Электролизер содержит тонкостенную трубу, изготовленную из металла, который должен осаждаться, расположенную между двумя пластмассовыми концевыми крышками. В верхней и нижней концевых крышках выполнены, соответственно, впускное и выпускное отверстия, оси которых расположены по касательной к кольцеобразной полости, образованной между трубой и цилиндрическим электродом, образующим анод, расположенный по центральной оси электролизера, при этом его концы пропущены через каждую крышку и в одной из крышек выполнено выпускное отверстие для газа. Это способствует формированию турбулентного потока внутри кольцеобразной полости, что обеспечивает равномерное осаждение получаемого электролизом материала на трубе. (Прототип).

Недостатком является малое число дефектов структуры сплава, а это центры кристаллизации металла - места насыщения водородом сплава. Известно устройство «СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ ЭЛЕКТРОЛИЗОМ», Патент RU №2401327 С2, МПК С25С 3/36 (2006.01). Заявка: 2008124077/02, 11.06.2008.

Способ включает введение в расплавленный алюминий катода легирующих элементов из малорастворимого анода путем растворения его в калиевом криолит-глиноземном расплаве, или смеси калиевого и натриевого криолит-глиноземного расплава, или в натриевом криолит-глиноземном расплаве при температуре 700-960°С и плотности тока на аноде 0,2-1,5 А/см² и восстановления легирующих элементов в расплавленном алюминии на катоде. В качестве малорастворимого анода используют металлический сплав или кермет, или керамический материал с содержанием легирующих элементов 2-97 мас.%. В качестве легирующих элементов используют олово, никель, железо, медь, цинк, хром, кобальт и кремний. Повышается технологичность способа за счет снижения температуры и трудоемкости операций, а также уменьшается загрязнение окружающей среды при осуществлении способа.

Недостатком является малое число дефектов структуры сплава, а это центры кристаллизации металла - места насыщения водородом сплава.

Технический результат получения сплава Ni-B с большим количеством дефектов структуры сплава, а это центры кристаллизации металла - места насыщения водородом сплава.

Техническим результатом является использование импульсного тока при электролизе сплава никель-бор-водород.

Способ получения сплава Ni-B с дефектами структуры, используемого в качестве аккумулятора водорода, имеет генератор импульсного тока. Гальваническая ванна с сульфаминовокислым раствором никелирования с рН 3,5-4,5 предполагает использование импульсного электрического тока в процессе электроосаждения для получения сплава из Ni (Никеля) и В (Бора). При насыщении этого сплава водородом получается формула «Ni % В % Н %», с изменяющимся содержанием никеля, бора и водорода. Например, получен состав сплава «Ni 91% В8% H1 %». Импульсный ток с частотой до 500 Гц, амплитуда тока до 20 В, плотность тока от 5 до 100 А/см² создает условия для нарушения процесса электролиза, электроосаждения, а значит, создается массовое нарушение структуры сплава. Эти нарушения становятся центрами кристаллизации.

Аккумуляторы водорода накапливают в себе атомарный водород. В центрах кристаллизации идет проникновение ионов «Н+» (Водорода) в структуру сплава. Чем больше дефектов структуры сплава, тем быстрее, впоследствии, идет зарядка аккумуляторов водорода.

Технико-экономические характеристики значительно выше прототипа.

Изобретение предназначено для получения сплава для аккумуляторов водорода и может быть использовано при производстве энергетических машин и в автомобилестроении. Способ получения сплава Ni-B с дефектами структуры, используемого в качестве аккумулятора водорода, характеризуется тем, что получают сплав Ni-B электроосаждением в электролитическом устройстве под воздействием импульсного электрического тока и затем проводят насыщение полученного сплава водородом с образованием гидридов металла в дефектах структуры сплава.

Способ получения сплава Ni-B с дефектами структуры, используемого в качестве аккумулятора водорода, характеризуется тем, что получают сплав Ni-B электроосаждением в электролитическом устройстве под воздействием импульсного электрического тока и затем проводят насыщение полученного сплава водородом с образованием гидридов металла в дефектах структуры сплава.